Гейзенберг не решался признать, что до вовлечения в процесс наблюдателя не было никакого «нечто». Нильс Бор не только утверждал это, но и решительно развил свои предположения. Так как частицы не возникают до тех пор, пока мы не начнем их наблюдать, говорил он, то реальность на квантовом уровне не существует – до тех пор, пока никто ее не наблюдает и не ведет в ней измерения.
Многие ученые отказывались признавать столь радикальный подход, явно противоречащий общепринятым представлениям о реальности. Эйнштейн и Бор часто спорили по поводу «копенгагенской интерпретации» ночи напролет. Эйнштейн говорил, что просто не может этого принять.
До сих пор в научной среде ведутся горячие споры (это стоит скорее назвать яростными дебатами!) о том, является ли именно человеческое сознание наблюдателя причиной «схлопывания» и перехода волновой функции в состояние частицы?
Гейзенберг считал, что проблему здесь создает человеческий ум. Он назвал акт измерения «актом регистрации результата в уме наблюдателя». «Прерывистое изменение волновой функции… при регистрации происходит вследствие прерывистого изменения нашего знания в момент регистрации – что и проявляется в прерывистом изменении вероятностной волны».
Писательница и журналистка Линн Мактаггарт так выражает эту мысль, избегая научных терминов: «Реальность – это незастывшее желе. Это не сам мир, а его потенциальность. А мы своей причастностью к нему, актом наблюдения и осмысления, заставляем это желе застыть. Так что наша жизнь – неотъемлемая часть процесса создания реальности. Его определяет наше внимание».
Во Вселенной Эйнштейна объекты обладают точными значениями всех возможных физических параметров. Большинство физиков сказали бы сейчас, что Эйнштейн ошибался. Свойства субатомной частицы проявляются только тогда, когда их принуждают к этому измерения… В тех случаях, когда они не наблюдаются… параметры микросистемы пребывают в неопределенном, «туманном» состоянии и характеризуются исключительно вероятностью, с которой может реализоваться та или иная потенциальная возможность.
– Брайан Грин, «Ткань космоса»
Зачем была создана квантовая механика?
Квантовая механика возникла в 1970-е годы как попытка избавиться от «сознательной» составляющей квантовой теории. В этой области исследований был предложен чисто механистический взгляд на проблему измерений. В качестве активного фактора рассматривалось физическое измерительное устройство, а не внимание экспериментатора.
Вот как это описывает физик из Колумбийского университета доктор Дэвид Альберт:
«В яростных спорах о феномене «сознательного наблюдения» ученые стали вдаваться в нестрогие, а потому сомнительные рассуждения: «Ну ладно, а может ли сознание кота привести к тому же результату? А сознание мыши?» В конце концов стало ясно: используемые в подобных дебатах термины были настолько неточными, а сами рассуждения – настолько неопределенными, что на них нельзя было построить научную теорию.
Эта работа [основы квантовой механики] представляет собой попытку выяснить одну из двух вещей: как можно преобразовать уравнения, чтобы объяснить изменения субатомных объектов? Или: какие физические факторы необходимо учесть (добавить) в описании привычной картины мира, чтобы показать, как эти изменения возникают».
Короче говоря, основы квантовой механики – это взгляд на квантовую реальность с чисто физической точки зрения. Такой подход исключает проблемы, связанные с сознательным наблюдателем.
Теория множественности миров
Физик Хью Эверетт предположил, что при выполнении квантового измерения волновая функция «схлопывается» и дает не один-единственный результат, а реализует все возможные исходы трансформации в частицу. В этом процессе Вселенная «размножается»: создается столько ее «версий», сколько существует возможных результатов измерения. Отсюда следует (идея довольно громоздкая, но определенно расширяет сознание!), что существует бесчисленное количество параллельных Вселенных, где осуществляются всевозможные квантовые вероятности.
А теперь подумайте: всякий раз, как вы делаете жизненный выбор, одновременно возникает неисчислимое количество параллельных возможностей и, естественно, результатов этого выбора!
Квантовая логика
На вопрос о том, остается ли электрон неизменным, мы вынуждены ответить: «Нет».
Если нас спрашивают, изменяется ли со временем положение электрона, мы должны сказать: «Нет».
Если нам задают вопрос, остается ли электрон в покое, мы отвечаем: «Нет».
На вопрос о том, находится ли электрон в движении, мы говорим: «Нет».
– Дж. Роберт Оппенгеймер, создатель атомной бомбы
Математик Джон фон Нейман разработал строгое математическое обоснование квантовой теории. Рассматривая наблюдателя и наблюдаемый объект, он разбил рассматриваемый процесс на три этапа.
Этап 1 – наблюдатель выбирает, какой вопрос задать квантовому миру. Этот выбор уже ограничивает свободу квантовой системы, сужая спектр ее реакций. (На самом деле любой заданный вопрос ограничивает ответ. Если кто-то спрашивает: «Какой фрукт вы ели на обед?» – то ответ «бифштекс» уже не подходит.)
Этап 2 – развитие состояния волновой функции: облако вероятностей эволюционирует так, как было описано волновым уравнением Шредингера.
Этап 3 – реализация квантового состояния, отвечающего на вопрос, изложенный на этапе 1: «схлопывание» вероятностной волны.
Один из самых интересных моментов в этой формализации – принятие решения о том, какой вопрос задать квантовому миру. Каждое наблюдение предоставляет выбор: что наблюдать. И получается, что такие понятия, как «выбор» и «свободная воля», становятся частью квантового события. Вопрос, является ли собака сознательным наблюдателем, пусть остается открытым – но ответ на вопрос, решает или нет собака (этап 1) совершать квантовое измерение с целью исследовать волновую природу электрона, очевиден!
Эта теория квантовой логики не определяет, что следует, а что не следует включать в микросистему, вовлеченную в процесс этапа 2. Это означает, что частью развивающейся волновой функции можно считать и мозг наблюдателя, а не только наблюдаемые электроны. В связи с этим возникло множество теорий, описывающих природу сознания, разума и работу мозга (мы подробнее остановимся на этом в главе «Квантовый мозг»).
Квантовая логика Джона фон Неймана выявила главную часть проблемы измерения: к измерению приводит лишь решение наблюдателя. Это решение ограничивает степени свободы квантовой системы (например, волновой функции электрона) и таким образом влияет на результат (реальность).
Неореализм
Неореализм – научное направление, основанное Альбертом Эйнштейном. Он отказывался принять любые интерпретации реальности, из которых следует, что она не существует сама по себе, независимо от наших наблюдений и измерений. Неореалисты считают, что реальность состоит из объектов, описываемых в классической физике. Парадоксы же квантовой механики лишь показывают, что эта теория не полна и не точна. Такой подход также называют интерпретацией «скрытой переменной». Эйнштейн утверждал: стоит нам обнаружить какие-то скрытые факторы – и все парадоксы квантовой механики исчезнут.
